Tulevikufüüsika. Dr Michio Kaku
Читать онлайн книгу.
aastal tekkis Saksamaal Mainzis asuvas Max Plancki nimelises polümeeride uurimise instituudis töötanud Bernhard Blümichil ja tema kolleegidel uudne idee, kuidas luua tillukesi MRT-seadmeid. Ta on ehitanud praegu käekoti suuruse seadme, nimega NMR-MOUSE, ning see tehnoloogia võib ühel päeval anda meile kohvitassi suurused kaubamajades müüdavad MRT-seadmed. See võib kaasa tuua revolutsiooni meditsiinis, kuna nii saaks igaüks MRT-skaneeringuid läbi viia omaenda kodus. Blümich kirjeldab mitte väga kauget tulevikku, kus igaüks saaks oma isikliku NMR-MOUSE seadme mistahes hetkel üle keha libistada ja selle sisse näha. Arvutid analüüsiksid pilti ja diagnoosiksid probleemi. „Võib-olla ei ole „Star Treki” trikorder sugugi nii kaugel,“ järeldas ta.
MRT-skaneeringutes toimub sarnane protsess nagu kompassinõela puhul. Kompassinõela põhjatipp seab end koheselt magnetvälja järgi. Samamoodi, kui keha asetatakse MRT-seadmesse, seavad aatomite tuumad kompassinõelte moodi end magnetvälja järgi. Nüüd saadetakse kehasse raadioimpulss, mis pöörab tuumad teistpidi. Viimaks pöörduvad tuumad algsesse asendisse tagasi, saates seejuures välja teise raadioimpulsi ehk „kaja“.
Tavaliste MRT-seadete kobakuse põhjus on see, et keha tuleb asetada äärmiselt ühetaolisse magnetvälja. Mida ühetaolisem väli, seda detailsem on saadav pilt ja tänapäeval eristab see kuni kümnendiku millimeetri suuruseid tunnuseid. Nende ühetaoliste väljade loomist alustavad füüsikud sellest, et seavad kohakuti kaks suurt juhtmemähist, läbimõõduga umbes 60 sentimeetrit. Sellist mähiste asetust, kus üks on teise kohal, nimetatakse Helmholtzi mähiseks, ning see loob kahe mähise vahelisse ruumi eriti ühetaolise magnetvälja. Inimene pannakse raamile ja lükatakse sisse, nii et ta jääb piki kahe magneti telge.
Kuid eritaolisi magnetvälju kasutades on saadav pilt moonutatud ja kasutu. See häda on MRT-seadmeid saatnud aastakümneid. Minimõõdus MRT-seadme nipp peitub aga selles, et eritaolisi magnetvälju saab „eirata“. Nimelt komistas Blümich nutikale ideele, kuidas sellest tülikast asjaolust mööda saab. Ta kompenseeris moonutuse selle abil, et saadab ainesse mitu raadioimpulssi ja tuvastab tekitatud kajad. Kajade analüüsiks kasutatakse arvuteid. Kajade arvutianalüüsiga suutis ta kõrvaldada eritaoliste magnetväljade tekitatud moonutused. Teisisõnu, aina suuremate supermagnetite loomise asemel, mis oleks ülimalt ühetaolised, aga ka kobakad ja kallid, kasutab ta vahe tagasi tegemiseks arvuteid, st töödeldes eritaoliste magnetväljade tekitatud pilti arvutitega.
Praegu kasutatakse tema kaasaskantavates NMR-MOUSE seadmetes väikest U-kujulist magnetvälja (mitte aga kobakaid Helmholtzi mähiseid nagu standardsetes MRT-seadmetes). U-kujuline magnet tekitab U otstes põhja- ja lõunapooluse, mis asetatakse siis patsiendi kohale. Magnetit liigutades on võimalik näha mitme sentimeetri sügavusele naha alla. Erinevalt tavalistest MRT-seadmetest, mis tarbivad tohututes kogustes voolu ja vajavad spetsiaalseid vooluväljundeid, tarbib NRM-MOUSE ainult sama palju elektrit nagu tavaline elektripirn.
Mõnedes varastes katsetes pani Blümich NMP-MOUSE’i rehvide kohale, sest kumm on pehme nagu inimkude. Kuna NMR-MOUSE sai pilte kummipinna all olevast, on sel vahetuid rakendusi: kommertstoodete kiire skaneerimine defektide avastamiseks. Enamgi veel, tavalisi MRT-seadmeid ei saa hõlpsalt kasutada metalli sisaldavate esemete, näiteks terasvööga radiaalrehvi puhul. Kuna see kasutab ainult nõrku magnetvälju, ei ole NMR-MOUSE’il sellega probleemi. (Tavalise MRT-seadme magnetväljad on Maa magnetväljas 20 000 korda võimsamad. Palju tehnikuid ja medõdesid on saanud viga, kui magnetvälja sisse lülitamise järel on ootamatult lennanud nede pihta metallist tööriistad. NMR-MOUSE’iga sellist muret ei ole.)
See pole ainult ideaalne vahend terast sisaldavate esemete analüüsiks, vaid suudab ka analüüsida esemeid, mis tavalise MRT-seadme sisse hästi ei mahu, kuna see saab uurida ainult mähiste vahele mahtuvaid objekte. Kuna NMR-MOUSE’i magnet on U-kujuline, mitte mähis, ei teki sel erikujuliste esemete analüüsimisega muret. Näiteks saadi 2006. aastal NMR-MOUSE’i kasutades edukalt pilte 2001. aastal Alpidest leitud jäätunud inimkeha ehk jäämees Ötzi sisemusest. Kui mees tuhandete aastate eest suri, külmus tema keha ning nüüd U-kujulist magnetit Ötzi keha kohal liigutades suutsid teadlased seadme abil edukalt paljastada mitmeid külmunud keha kihte.
Tulevikus võidakse NMR-MOUSE’i veelgi miniaturiseerida, võimaldades teha MRT-pilte ajust sigaretipitsi suuruse seadmega. Siis ei pruugi aju skaneerimine kellegi mõtete lugemiseks eriline probleem olla. Viimaks võib MRT-skanner olla õhuke kui münt, mida saab märkamatuna kinnitada pea külge. Need meenutavad pisut EEGd, mis pole küll sama võimas ning mille puhul pannakse pähe plastist paljude elektroodidega kübar. (Kui panna need kaasaskantavad MRT-kettad sõrmeotste külge ja asetada siis inimese pea peale, meenutab see „Star Trekist” tuntud „Vulcani mõtetejagamist“.)
TELEKINEES
Nende arengute lõpp-punktina omandame mütoloogiliste jumalate võime liigutada asju mõtte jõul. Seda võimet nimetatakse telekineesiks ja see kosmiline vägi on üldiselt reserveeritud jumalate jaoks, ometi omandame suure osa sellest tehnoloogiast selle sajandi jooksul.
Näiteks filmis „Tähesõjad“ esinev „Jõud“ on müstiline, kõikjalolev väli, mis ümbritseb galaktikat ja päästab valla jedirüütlite vaimsed võimed, mille abil nad suudavad juhtida esemeid mõtte jõul. Jõu väge kasutades on võimalik hõljutada valgusmõõku, laserpüsse, koguni tähelaevu. Selle abil suudavad nad isegi juhtida teiste tegusid.
Kuid tegelikult ei pea me reisima kaugesse galaktikasse, et seda väge rakendada. Aastaks 2100 suudame ruumi astudes oma mõtetega juhtida arvutit, mis omakorda juhib meie ümber asuvaid esemeid. Raske mööbli nihutamine, laua korrastamine, millegi parandamine jms võivad olla võimalikud nende tegevuste peale mõeldes. See võib osutuda kasulikuks tööliste, tuletõrjujate, astronautide ja sõdurite puhul, kes peavad kasutama seadmeid, mida praegu üksinda ei saa kasutada. See võib muuta kõiki meie tegevusi – oskame sõita jalgratta või autoga, mängida golfi või pesapalli, mängida keerukaid mänge vaid nendele tegevustele mõeldes.
Esemete mõtte jõul liigutamise tehnoloogia võib saada võimalikuks tänu ülijuhtide kasutamisele, mida selgitame lähemalt neljandas peatükis. Sajandi lõpuks võivad füüsikud olla suutelised looma ülijuhte, mis toimivad toatemperatuuril, võimaldades nii vähese vooluga tekitada ülitugevaid magnetvälju. Nagu näeme, võime astuda magnetismiajastusse. Just nagu eelmine sajand oli elektriajastu, võib tulevik meile tuua toatemperatuuril ülijuhid, mis viivad teise tööstusrevolutsioonini.
Tugevate magnetväljade rakendamine on praegu kulukas, kuid võib tulevikus muutuda peaaegu tasuta jõuks. See võimaldab meil vähendada hõõrdumist rongide ja veoautode detailides, kaotada elektri ülekandekaod ja tuua transporti murrangulise pöörde.
Lähitulevikus eeldame, et iga asja sees on tilluke kiip, mis teeb need nutikaks. Kaugemas tulevikus eeldame hoopis, et igal pool on tillukesed ülijuhid, mis suudavad tekitada nende esemete ruumis liigutamiseks piisavaid magnetenergia purskeid. Eeldame näiteks, et selle laua sisse on kinnitatud ülijuht. Tavaolekus ei juhi ülijuht voolu, on inertne. Kuid kui lisada tilluke elektrivool, suudab see tekitada tugeva magnetvälja, mis on suuteline lauda üle toa lükkama. Me suudame tulevikus mõtetega aktiveerida eseme sisse pandud supermagneteid ja neid nii liikuma panna.
Näiteks „X-meeste“ filmides juhib kurje mutante Magneto, kellele magnetism annab tohutu väe. Ta suudab liigutada esemeid, manipuleerides nende magnetiliste omadustega. Ühes stseenis nihutab ta mõtte väel koguni Kuldvärava silda. Kuid sel väel on siiski omad piirangud. Näiteks on keeruline liigutada esemeid, millel endal ei ole magnetilisi omadusi, näiteks plasti või paberit. (Filmi lõpus heidetakse Magneto vanglasse, mis on tehtud läbinisti plastist.)
Kuid tulevikus võivad toatemperatuuril töötavad ülijuhid olla peidetud igapäevastesse esemetesse, isegi mittemagnetilistesse. Kui eseme sees lülitada sisse vool, muutub see magnetiliseks ja seetõttu välise, sinu mõtete poolt juhitava magnetvälja poolt liigutatavaks.
Me omandame väe käsitseda mõtte jõul ka roboteid ja avatare. See tähendab, et võime olla suutelised kontrollima oma asemike liikumist, ja isegi tunda valu ja muid aistinguid, just nagu filmides „Surrogaadid“ ja „Avatar“. Suutlikkus käsitseda robotit või avatari just nagu omaenese keha,